(57)【要約】【課題】表示装置を長期間にわたって表示動作させた場合に、画面の上下端に輝度差が生じることがあった。【解決手段】電界放出型の電子放出素子が形成されたカソード基板と、このカソード基板とフリットシールによって接合されたアノード基板と、カソード基板とアノード基板との間に介装されるとともに、水平走査線と平行な向きで画面の上下方向に所定の間隔で複数配置された板状のスペーサ２１とを備える表示装置の構成として、フリットシール部２２に最も近い最端のスペーサ２１Ａを、画面の上下方向でフリットシール部２２の内周縁と有効表示領域Ｓの外周縁との間に配置することにより、有効表示領域Ｓの空間が全てスペーサ２１で挟まれた空間となるようにした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のパネル基板と、
前記第１のパネル基板とフリットシールによって接合された第２のパネル基板と、
前記第１のパネル基板と前記第２のパネル基板との間に介装されるとともに、水平走査線と平行な向きで画面の上下方向に所定の間隔で複数配置された板状のスペーサとを備え、
少なくとも１つのスペーサが、前記画面の上下方向でフリットシール部の内周縁と有効表示領域の外周縁との間に配置されている
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記画面の上下方向において、前記フリットシール部と最端部のスペーサとの間の間隔が、前記有効表示領域内で上下に隣り合う２つのスペーサ間の間隔よりも狭い
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１のパネル基板はカソード基板であって、当該カソード基板上に電界放出型の電子放出素子が形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
前記画面の上下方向において、前記最端部のスペーサが前記フリットシール部に隣接する状態で配置されている
ことを特徴とする請求項２記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２枚のパネル基板をスペーサを介して貼り合わせた構成の表示パネルを備える表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空中におかれた金属等の導体あるいは半導体の表面に、ある閾値以上の電界を与えると、トンネル効果によって電子が障壁を通過し、常温時においても真空中に電子が放出される。この現象は電界放出(Field Emission)と呼ばれ、これによって電子を放出する素子は電界放出型素子(Field Emission Device)と呼ばれている。近年では、電界放出型の電子放出素子をエミッタとして用いたＦＥＤ(Field Emission Display)が注目されている。ＦＥＤは、多数の電子放出素子がカソード基板上に半導体加工技術等を駆使して形成された表示パネルを備えるフラットディスプレイ装置（平面型の表示装置）である。このＦＥＤでは、電気的に選択（アドレッシング）された電子放出素子から電界の集中によって電子を放出させるとともに、この電子をアノード基板側の蛍光体に衝突させて、蛍光体の励起・発光により画像を表示している。
【０００３】
ＦＥＤの表示パネルは、その構造上、カソード基板とアノード基板とを微小なギャップを介して対向状態に配置し、その間のギャップ空間部を真空状態に封止している。そのため、真空容器を構成する表示パネルが大気圧に耐えられるよう、カソード基板とアノード基板の間にスペーサを介装し、このスペーサで両基板を支持している。ＦＥＤに用いられるスペーサとしては板状に形成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−５７９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、ＦＥＤに用いられる板状のスペーサは、水平走査線と平行な向きで画面の上下方向に所定の間隔で複数設けられる。その際、画面の上下方向に設けられるスペーサの数や配置間隔は、表示パネルの内部を真空にしたときにパネル自体が大気圧によって破壊されないよう構造的な観点から設定されている。そのため、表示パネルの構成としては、図７に示すように、画面の上下方向にわたって、耐圧上必要とされる所定の間隔Ｐ１で複数のスペーサ５１を均等に配置したものとなっている。このような表示パネルを用いた場合は、実際に画像の表示を長期的に行ったときに、画面の上下端近傍で輝度差が生じることがあった。こうした現象は実際に発生する輝度差が十分に小さければ画質上問題にならないものの、その発生レベルにはバラツキがあるため、ある程度以上に大きくなると問題になる。そのため、輝度差の発生に対して何らかの対策を施すことが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、輝度差の発生原因について種々の検討を重ねた結果、表示パネルを構成するカソード基板とアノード基板をフリッドガラスで接合する際の接合部となる、フリットシール部とスペーサの位置関係が輝度差の発生に強く関与していることを見出した。すなわち、ＦＥＤの画面を正面方向から見たときに、この画面上で実際に画像が表示（蛍光体が発光）される領域（以下、有効表示領域）Ｓ内でカソード電流特性を調べたところ、画面の上下方向において互いに隣り合う２つのスペーサ５１間の領域Ｅ１では、長期間の表示動作に際してほぼ一様な電流値変化を示すのに対し、画面の上下端となるフリットシール部（ハッチング部分）５２とこれに隣り合う最端のスペーサ５１間の領域Ｅ２では、長期間の表示動作に際して他の部分（領域Ｅ１）と異なる電流値変化を示す傾向にあることが分かった。カソード電流値の変化は、表示画像上で輝度の変化となって認識される。
【０００７】
図８はエージング前後で各水平走査線ごとのカソード電流値の変化を測定したときの測定結果をグラフ形式で示したものである。図８において、縦軸はエージング前のカソード電流値を１．０とした場合の電流変化率を示し、横軸は画面の上下方向における電流測定位置（図例では画面上下方向の中間部から下端部まで）を示している。また、グラフ中の縦の破線は、スペーサが配置された位置を示している。この図からも分かるように、上記領域Ｅ２に相当する下端部近傍での電流値変化は、それよりも内側（中間部寄り）の上記領域Ｅ１に相当する部分での電流値変化と大きく異なるものとなっている。この原因としては、フリットシール部５２からの脱ガスに対してスペーサ５１が何らかのシールド効果を発揮することにより、領域Ｅ２では領域Ｅ１よりも脱ガスの影響が大きくなり、その結果、例えばガス吸着によるカソードのエミッション特性の変動に違いが生じ、画像の輝度差となって現れるといったことが考えられる。ちなみに、画面の左右方向においても、フリットシール部２２からの脱ガスの影響でカソード電流値に経時的な変化が生じるものの、その変化の度合いは画面の上下方向にわたって均一なものとなるため、これが原因で輝度差が生じることは皆無である。
【０００８】
こうした観点から本発明者は次ような解決手段を採用することとした。すなわち、本発明に係る表示装置では、第１のパネル基板と、この第１のパネル基板とフリットシールによって接合された第２のパネル基板と、これら第１のパネル基板と第２のパネル基板との間に介装されるとともに、水平走査線と平行な向きで画面の上下方向に所定の間隔で複数配置された板状のスペーサとを備え、少なくとも１つのスペーサが、画面の上下方向でフリットシール部の内周縁と有効表示領域の外周縁との間に配置された構成となっている。
【０００９】
この表示装置においては、画面の上下方向でフリットシール部と有効表示領域との間にスペーサが介在した状態になるとともに、有効表示領域内の空間が全てスペーサで挟まれた空間となる。したがって、表示装置を長期間にわたって表示動作させた場合には、フリットシール部からの脱ガスの影響がスペーサによって抑制されるとともに、有効表示領域全体にわたってカソード電流値が同じように変化するようになる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の表示装置によれば、画面の上下方向でフリットシール部の内周縁と有効表示領域の外周縁との間にスペーサを配置することにより、フリットシール部からの脱ガスの影響をスペーサで抑制し、かつ有効表示領域全体にわたってカソード電流特性を均一に維持することができる。したがって、画面の上下端近傍に生じる輝度差を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明が適用される表示装置の一例としてＦＥＤの表示パネルの構成を示す断面図であり、図２はその表示パネルの構成を示す斜視図である。図１及び図２においては、平板状のカソード基板（第１のパネル基板）１と、同じく平板状のアノード基板（第２のパネル基板）２とを、所定の間隙を介して互いに平行かつ対向する状態に配置するとともに、それら２つの基板１，２の間に長方形の枠体３を介装して一体的に組み付けることにより、画像表示のための一つのパネル構体（表示パネル）が構成されている。カソード基板１とアノード基板２は、互いの外周部で枠体３を挟持した状態で、図示しないフリットガラスを用いたフリットシールにより接合されている。枠体３は、例えばセラミックス、ガラス等によって構成されるもので、基板１，２の間に必要に応じて設けられる。
【００１３】
カソード基板１上には複数の電子放出部が形成されている。これら複数の電子放出部は、カソード基板１の有効表示領域（実際に表示部分として機能する領域）に２次元マトリックス状に多数形成されている。各々の電子放出部は、カソード基板１のベースとなる絶縁性の支持基板（ガラス基板）４と、この支持基板４上に積層状態で順に形成されたカソード電極５、絶縁層６及びゲート電極７と、ゲート電極７及び絶縁層６に形成された開口部８と、この開口部８の底部に形成された電子放出素子９とによって構成されている。
【００１４】
カソード電極５は、複数のカソードラインを形成するようにストライプ状に形成されている。ゲート電極７は、各々のカソードラインと交差（直交）する複数のゲートラインを形成するようにストライプ状に形成されている。開口部８は、ゲート電極７に形成された第１の開口部８Ａと、この第１の開口部８Ａに連通する状態で絶縁層６に形成された第２の開口部８Ｂとから構成されている。電子放出素子９は、電子の放出源（エミッタ）となるもので、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属を円錐状に形成した、いわゆるスピント型のエミッタ構造を有する。この電子放出素子９は、先ず、絶縁層６及びゲート電極７にそれぞれ開口部８Ａ，８Ｂを形成した状態でゲート電極７上に例えばアルミニウムの斜め蒸着によって剥離層（不図示）を形成し、次いで、エミッタ材料となる高融点金属（Ｍｏ等）を垂直に蒸着することでホール開口径を徐々に縮めて開口部８の底部にエミッタ材料を円錐状に堆積させ、その後、不要なエミッタ材料を剥離層と一緒に取り除くことにより得られるものである。
【００１５】
一方、アノード基板２は、ベースとなる透明基板（ガラス基板）１２と、この透明基板１２上に形成された蛍光体層１３及びブラックマトリックス１４と、これら蛍光体層１３及びブラックマトリックス１４を覆う状態で透明基板１２上に形成されたアノード電極１５とを備えて構成されている。蛍光体層１３は、赤色発光用の蛍光体層１３Ｒと、緑色発光用の蛍光体層１３Ｇと、青色発光用の蛍光体層１３Ｂとから構成されている。ブラックマトリックス１４は、各色発光用の蛍光体層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの間に形成されている。アノード電極１５は、例えばアルミニウムによって構成されるもので、これは、カソード基板１の電子放出素子と対向するように、アノード基板２の有効表示領域の全域に積層状態で形成されている。
【００１６】
また、カソード基板１の無効表示領域（有効表示領域の外側の領域で、実際に表示部分として機能しない領域）には真空排気用の貫通孔１６が設けられている。貫通孔１６には、真空排気後に封じ切られるチップ管１７が接続されている。ただし、図１は表示装置の組み立て完了状態を示しているため、チップ管１７は既に封じ切られた状態となっている。また、図１及び図２においては、各々の基板１，２間のギャップ部分に介装される真空耐圧用のスペーサの表示を省略している。
【００１７】
上記構成のパネル構造を有する表示装置においては、カソード電極５に相対的な負電圧が走査回路１８から印加され、ゲート電極７には相対的な正電圧が制御回路１９から印加され、アノード電極１５にはゲート電極７よりも更に高い正電圧が加速電源２０から印加される。かかる表示装置において、実際に画像の表示を行う場合は、カソード電極５に走査回路１８から走査信号を入力し、ゲート電極７に制御回路１９からビデオ信号を入力する。
【００１８】
これにより、カソード電極５とゲート電極７との間に電圧が印加され、これによって電子放出素子９の先鋭部に電界が集中することにより、量子トンネル効果によって電子がエネルギー障壁を突き抜けて電子放出素子９から真空中へと放出される。こうして放出された電子はアノード電極１５に引き付けられてアノード基板２側に移動し、透明基板１２上の蛍光体層１３（１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ）に衝突する。その結果、蛍光体層１３が電子の衝突により励起されて発光するため、この発光位置を画素単位で制御することにより、表示パネル上に所望の画像を表示することができる。
【００１９】
図３はスペーサの取付状態を示す一部破断部分を含む斜視図である。図においては、カソード基板１とアノード基板２との対向部分（ギャップ空間部）に複数のスペーサ２１が介装されている。スペーサ２１は、真空容器を構成する表示パネルが大気圧の影響で変形したり破壊したりしないように支持するもので、例えばセラミックス、ガラス等の絶縁材料を用いて長尺の薄板状（長方形）に形成されている。このスペーサ２１は、ＦＥＤの一連の製造プロセスのなかで、例えば、アノード基板２上にスペーサ２１を挟持するグリッパ等の支持部材（不図示）を設け、この支持部材を用いて予め所定数のスペーサ２１をアノード基板２に組み付けた状態で、カソード基板１とアノード基板２とを貼り合わせることにより、それらの基板１，２間に介装されるものである。また、カソード基板１やアノード基板２に対しては、それぞの基板面からほぼ垂直に起立する状態（ほぼ直立状態）でスペーサ２１が組み付けられている。
【００２０】
スペーサ２１の材料に用いられるセラミックスとしては、ムライトやアルミナ、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ジルコニア、コーディオライト、硼珪酸塩バリウム、珪酸鉄、ガラスセラミックス材料、これらに、酸化チタンや酸化クロム、酸化鉄、酸化バナジウム、酸化ニッケルを添加したもの等を例示することができる。この場合、所謂グリーンシートを成形して、グリーンシートを焼成し、かかるグリーンシート焼成品を切断することによってスペーサを製造することができる。また、スペーサ２１の材料に用いられるガラスとしては、石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減じたガラス、ソーダライムガラス等を例示することができる。
【００２１】
図４は本発明の実施形態に係るＦＥＤの表示パネルにおけるスペーサの配置例を示す正面図である。図示のように画面の上下方向には、水平走査線と平行な向きで複数のスペーサ２１が所定の間隔で配置されている。水平走査線と平行な向きとは、スペーサ２１の長手方向を水平方向（水平走査線と平行な方向）に向けた状態をいう。また、所定の間隔とは、カソード基板１とアノード基板２とをスペーサ２１を介して貼り合わせ、これによって得られた表示パネルを真空状態に排気したときに、表示パネルが大気圧に耐え得る条件を満たす間隔をいう。この所定の間隔は、表示パネルの耐圧強度を確保するために、ある値以下に設定される。
【００２２】
ここで、画面の上下方向において、カソード基板１及びアノード基板２の接合部となるフリットシール部（ハッチング部分）２２と最端部（上端部、下端部）のスペーサ２１Ａとの間の間隔Ｐ３は、有効表示領域Ｓ内で上下に隣り合う２つのスペーサ２１間の間隔Ｐ４よりも狭く設定されている（Ｐ３＜Ｐ４）。また、画面の上下方向においては、最端部のスペーサ２１Ａとこれに隣り合うスペーサ２１Ｂとの間の間隔Ｐ５が、上記間隔Ｐ３よりも広く、かつ上記間隔Ｐ４よりも狭く設定されている（Ｐ３＜Ｐ５＜Ｐ４）。さらに、上記間隔Ｐ４は、間隔Ｐ３と間隔Ｐ５を加算した寸法とほぼ同一寸法に設定されている（Ｐ４≒Ｐ３＋Ｐ５）。
【００２３】
ちなみに、画面の上下方向において、フリットシール部２２と最端部のスペーサ２１Ａとの間の間隔Ｐ３とは、フリットシール部２２の内周縁から最端部のスペーサ２１Ａ中心までの距離をいう。また、有効表示領域Ｓ内で上下に隣り合う２つのスペーサ２１間の間隔Ｐ４とは、それら２つのスペーサ２１の中心間距離をいう。また、最端部のスペーサ２１Ａとは、画面の上下方向において、フリットシール部２２の最も近くに配置されたスペーサをいう。
【００２４】
上記最端部のスペーサ２１Ａは、画面の上下方向において、フリットシール部２２の内周縁とそれよりも内側に区画される有効表示領域（破線で囲まれた矩形領域）Ｓの外周縁との間に配置されている。このように最端部のスペーサ２１Ａを配置することにより、画面の上下方向では、フリットシール部２２と有効表示領域Ｓとの間に最端部のスペーサ２１Ａが介在した状態になるとともに、有効表示領域Ｓ内のギャップ空間が全てスペーサ２１で挟まれた空間となる。したがって、表示装置を長期間にわたって表示動作させた場合には、フリットシール部２２からの脱ガスの影響が最端部のスペーサ２１Ａのシールド効果によって抑制されるとともに、有効表示領域Ｓ全体でカソード電流値が同じように変化するようになる。これにより、長期間の表示動作を行っても、有効表示領域Ｓ全体にわたってカソード電流値が均一な値に維持される。そのため、画面の上下端近傍に生じる輝度差を低減することができる。
【００２５】
また、複数のスペーサ２１を画面の上下方向に配置するにあたって、上記の条件（Ｐ３＜Ｐ５＜Ｐ４、Ｐ４≒Ｐ３＋Ｐ５）を満たすように間隔Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５を設定することにより、上記図７に示した従来構造との比較では、画面の上下端にそれぞれスペーサ２１Ａを追加するだけの対応で、有効表示領域Ｓを無用に縮小することなく、輝度差の低減を図ることができる。ただし、本発明はこれに限らず、例えば図５に示すように、画面の上下方向で複数のスペーサ２１を均等な間隔Ｐ６で配置するとともに、最端部のスペーサ２１Ａの内側に収まるように有効表示領域Ｓを設定したものであってもよい。
【００２６】
また、本発明の他の実施形態としては、図６に示すように、画面の上下方向で複数のスペーサ２１を均等な間隔Ｐ７で配置するとともに、最端部のスペーサ２１Ａをフリットシール部２２に隣接するように、フリットシール部２２と最端部のスペーサ２１Ａとの間の間隔Ｐ８を上記間隔Ｐ７よりも極端に狭く設定（Ｐ８≪Ｐ７に設定）することにより、当該フリットシール部２２の直近に最端部のスペーサ２１Ａを配置し、この最端部のスペーサ２１Ａの内側に収まるように有効表示領域Ｓを設定したものであってもよい。
【００２７】
ここで、最端部のスペーサ２１Ａがフリットシール部２２に隣接する状態とは、フリットシール部２２の直近に当該フリットシール部２２に沿うようにスペーサ２１Ａを配置した状態をいい、さらに詳しくは、フリットシール部２２と最端部のスペーサ２１Ａとの間隔Ｓ８が、好ましくは上記間隔Ｓ７の１／２以下、さらに好ましくは１／５以下となる条件（ただし、最小間隔は０より大）を満たすように最端部のスペーサ２１Ａをフリットシール部２２の近傍に配置した状態をいう。かかる構成を採用した場合は、画面の上下方向でフリットシール部２２により近い位置で有効表示領域Ｓを区画設定することができる。そのため、同じパネルサイズで比較した場合に、有効表示領域Ｓを最大限に広く確保することができる。
【００２８】
なお、上記実施形態においては、水平方向に１つのスペーサ２１を並べたものとなっているが、水平方向におけるスペーサの配置状態としては、複数のスペーサを一直線上に並べたものであってもよい。この場合、水平方向で隣り合うスペーサの間（スペーサ端部の突き合わせ部分）には若干の隙間が生じるものの、この隙間は非常に狭いため、フリットシール部からの脱ガスに対しては十分なシールド効果を発揮するものとなる。したがって、上記同様の効果を得ることができる。
【００２９】
また、上記実施形態においては、画面の上下方向で、フリットシール部２２と有効表示領域Ｓとの間に１つのスペーサ２１Ａを配置したものとなっているが、本発明はこれに限らず、フリットシール部２２と有効表示領域Ｓとの間に複数のスペーサ２１Ａを配置してもよい。ただし、その場合は、有効表示領域Ｓを出来るだけ大きく確保するという観点から、画面の上下方向で有効表示領域Ｓ外に配列されるスペーサ２１Ａの間隔を、有効表示領域Ｓ内に配置されるスペーサ２１の間隔よりも狭く設定することが望ましい。
【００３０】
また、上記実施形態においては、カソード基板１のエミッタ構造として、スピント型のエミッタ構造を示したが、本発明はこれに限らず、例えば複数（多数）のカーボンナノチューブを用いて形成される平面型のエミッタ構造など、他のエミッタ構造を採用したものでも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明が適用される表示装置の一例としてＦＥＤの表示パネルの構成を示す断面図である。
【図２】表示パネルの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るスペーサの取付状態を示す一部破断部分を含む斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係るスペーサの配置例を示す正面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るスペーサの他の配置例を示す正面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るスペーサのさらに他の配置例を示す正面図である。
【図７】従来のスペーサの配置例を示す正面図である。
【図８】カソード電流値変化の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…カソード基板、２…アノード基板、２１（２１Ａ、２１Ｂ）…スペーサ、２２…フリットシール部
【図１】
2005135660.tif 000003
【図２】
2005135660.tif 000004
【図３】
2005135660.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005135660.tif 000007
【図６】
2005135660.tif 000008
【図７】
2005135660.tif 000009
【図８】
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